Bài Tập Trắc Nghiệm Chuyên Đề: Sắt và hợp chất của sắt (Hóa học Lớp 12)

(AI giải đề cho tôi)
Fe${}_3$O${}_4$ tác dụng với H${}_2$SO${}_4$ loãng: Fe${}_3$O${}_4$ + 4H${}_2$SO${}_4$ → Fe${}_2$(SO${}_4$)${}_3$ + FeSO${}_4$ + 4H${}_2$O. Cu không tác dụng với H${}_2$SO${}_4$ loãng, nhưng Fe${}^{3+}$ oxi hóa được Cu: Fe${}_2$(SO${}_4$)${}_3$ + Cu → 2FeSO${}_4$ + CuSO${}_4$. Vì sau phản ứng còn kim loại không tan (Cu dư), Fe${}^{3+}$ đã bị khử hết, nên dung dịch X chỉ chứa hai muối CuSO${}_4$ và FeSO${}_4$. Đáp án A, trùng với đáp án nguồn.

Các phản ứng hóa xảy ra khi tiến hành các thí nghiệm là:
A: $F{e}_3{O}_4+4H_{2}S{O}_4\to FeS{O}_4+F{e}_2(S{O}_4{)}_3+4H_{2}O$.
B: $F{e}_2{O}_3+3H_{2}S{O}_4\to F{e}_2(S{O}_4{)}_3+3H_{2}O$.
C: $FeO+2HCl\to FeC{l}_2+H_{2}O$.
D: $3Fe$ (dư) $+8HN{O}_3\to 3Fe(N{O}_3{)}_2+2NO\uparrow +4H_{2}O$.
=> chỉ có thí nghiệm B thu được dung dịch chỉ chứa muối sắt(III).

Ta có: $n_X=0,105$ {NO: 0,09 (mol); $N_{2}O$: 0,015 (mol)}
Gọi $\{\begin{array}{l}{n}_{Al}=a\\ n_{N{H}_4^{+}}=b\\ n_{N{O}_3^{-}\text{ trong Y}}=c\end{array}$ $\stackrel{H^{+}}{\to }$ $n_{HCl}=0,51+10b$
$\to \{\begin{array}{l}0,12+b+c=0,3\\ a+(10b+0,51)+c=0,82\\ 0,25.56+27a+18b+35,5(0,51+10b)+62.c=47,455\end{array}$ ⇒ $\{\begin{array}{l}a=0,04\\ b=0,01\\ c=0,17\end{array}$
$\to$ $n_e^{max}=0,57$ $\stackrel{\text{BTE}}{\to }$ $n_{Ag}=0,57-0,47=0,1$ $\to$ 98,335 {AgCl: 0,61; Ag: 0,1}

Thí nghiệm có tạo ra muối sắt (II) là (a), (e).

n${}_{F{e}_3{O}_4}$ = 0,018
3Fe${}_3$O${}_4$ + 8Al → 9Fe + 4Al${}_2$O${}_3$
0,018......0,048
→ m${}_{Al}$ = 1,296 gam.

Do chỉ thu được muối trung hòa nên:
n${}_{H_{2}O}$ = $\frac{n_{KHS{O}_4}}{2}$ = 0,16
Bảo toàn khối lượng tính được m${}_X$ = 19,6 gam
n${}_{H^{+}}$ = 4n${}_{NO}$ + 2n${}_O$ → n${}_O$ = 0,08
→ n${}_{F{e}_3{O}_4}$ = $\frac{n_O}{4}$ = 0,02
Phần dung dịch muối sau phản ứng chứa Fe${}^{2+}$(a), Fe${}^{3+}$(b), K${}^{+}$(0,32), SO${}_4^{2-}$(0,32) và NO${}_3^{-}$(c)
Bảo toàn điện tích → 2a + 3b + 0,32 = 0,32.2 + c
m muối = 56(a+b) + 39.0,32 + 96.0,32 + 62c = 59,04
n${}_{NaOH}$ = 2a + 3b = 0,44
Giải hệ: a = 0,01; b = 0,14; c = 0,12
Bảo toàn N:
n${}_{N{O}_3^{-}}$ ban đầu = c + n${}_{NO}$ = 0,16
→ n${}_{Fe(N{O}_3{)}_2}$ = 0,08 (→ %Fe(NO${}_3$)${}_2$ = 73,47%)
m${}_{Fe}$ = m${}_X$ - m${}_{Fe(N{O}_3{)}_2}$ - m${}_{F{e}_3{O}_4}$ = 0,56
→ %Fe = 2,86%

Fe tác dụng với các chất oxi mạnh, dư: HNO${}_3$, H${}_2$SO${}_4$ đặc, nóng, Cl${}_2$, AgNO${}_3$,... sẽ tạo hợp chất sắt (III)

Đáp án A
Các phản ứng xảy ra khi tiến hành các thí nghiệm:
2Fe + 3Cl${}_2$ $\stackrel{t^0}{\to }$ 2FeCl${}_3$.
Fe + 2FeCl${}_3$ $\to$ 3FeCl${}_2$.
Fe + 2HCl $\to$ FeCl${}_2$ + H${}_2$↑.
Fe + CuCl${}_2$ $\to$ FeCl${}_2$ + Cu.

(AI giải đề cho tôi) A: Fe + Cl₂ dư → FeCl₃ (sắt (III)). B: H₂SO₄ đặc, nóng dư oxi hóa Fe₃O₄ tạo Fe₂(SO₄)₃ và SO₂, không thu được muối sắt (II). C: Fe + AgNO₃ dư → Fe(NO₃)₂, nhưng Ag⁺ dư có thể oxi hóa tiếp Fe²⁺ thành Fe³⁺ (2Fe²⁺ + 2Ag⁺ → 2Fe³⁺ + 2Ag), nên không đảm bảo muối sắt (II). D: Fe dư + HNO₃ loãng: 4Fe + 10HNO₃(loãng) → 4Fe(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O; do Fe dư nên Fe²⁺ không bị oxi hóa thành Fe³⁺, thu được muối sắt (II).

Chọn B.
Hỗn hợp khí **X** gồm CO${}_2$ (0,02 mol) và NO${}_2$ (0,26 mol)
Khi cho **B** tác dụng với HNO${}_3$ thì:
$$-\stackrel{BT:H}{\to }{n}_{H_{2}O}=\frac{n_{HN{O}_3}}{2}=0,67mol$$
$$-\stackrel{BT:N}{\to }{n}_{N{O}_3^{-}}=n_{HN{O}_3}-n_{N{O}_2(X)}=1,08mol\text{maˋ }{n}_{S{O}_4^{2-}}=n_{BaS{O}_4}=0,02$$
$$-\stackrel{BT:O}{\to }{n}_{O(B)}=4n_{S{O}_4^{2-}}+3n_{N{O}_3^{-}}+2(n_{C{O}_2}+n_{N{O}_2})+n_{H_{2}O}-3n_{HN{O}_3}=0,53mol$$
$$-\stackrel{BT:O}{\to }{n}_{O(A)}=n_{O(B)}+2(n_{C{O}_2}+n_{N{O}_2}+n_{O_2}+n_{S{O}_2})=2,52mol$$
$$\text{với }\%m_{O(A)}=\frac{16n_{O(A)}}{m_A}.100\to m_A=84,32g$$

(AI giải đề cho tôi)
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu, thu được muối sắt (II) là FeSO4. Các phương án khác: HNO3 đặc nguội và H2SO4 đặc nóng làm Fe thụ động; AgNO3 cho muối sắt (II) nhưng AgNO3 dư có thể oxi hóa Fe2+ lên Fe3+ (2Fe2+ + ... ), thực tế với AgNO3 dư Fe2+ bị oxi hóa thành Fe3+, nên không thu được muối sắt (II). Đáp án khớp với đáp án nguồn 45-B.

[Lời giải do AI solution agent cung cấp — nguồn đề chỉ có đáp án C ở bảng đáp án trang 4, không có lời giải in sẵn.]

Đổi 2,688 lít (đktc) = 0,12 mol khí T. Theo tỷ lệ 5 : 2 : 5 (tổng 12 phần, mỗi phần 0,01 mol):
$n(C{O}_2)=0,05$ mol; $n(H_2)=0,02$ mol; $n(NO)=0,05$ mol.

• Xét (b): $n(H_2)=0,02\times \frac{2}{2}=0,02$ mol... theo tỷ lệ đã cho, $n(H_2)=\frac{2}{12}\times 0,12=0,02$ mol. Vậy (b) đúng.

• Xét (a): Trong các phản ứng, N${}^{+5}$ chỉ bị khử về NO (theo giả thiết), không sinh ra NH${}_4^{+}$; Z chứa các cation kim loại (Fe${}^{3+}$/Fe${}^{2+}$, Al${}^{3+}$, K${}^{+}$) và H${}^{+}$ dư, không chứa NH${}_4^{+}$. Khi tác dụng với KOH chỉ tạo kết tủa Fe(OH)${}_3$/Fe(OH)${}_2$, Al(OH)${}_3$, không có khí thoát ra. Vậy (a) sai.

• Xét (c): $n(FeC{O}_3)=n(C{O}_2)=0,05$ mol → $m(FeC{O}_3)=5,8$ gam.
Cân bằng electron (Fe${}^{2+}$ → Fe${}^{3+}$ + e; Al → Al${}^{3+}$ + 3e; NO${}_3^{-}$ + 4H${}^{+}$ + 3e → NO + 2H${}_2$O; 2H${}^{+}$ + 2e → H${}_2$):
$a+0,05+3b=3(0,05)+2(0,02)=0,19$ (với $a=n(Fe(N{O}_3{)}_2)$, $b=n(Al)$)
→ $a+3b=0,14$.
Bảo toàn khối lượng: $180a+27b=11,02-5,8=5,22$.
Giải hệ: $b=\frac{19,98}{513}\approx 0,0389$ mol → $m(Al)\approx 1,05$ gam $\ne 1,62$ gam.
(Nếu tính cận trên theo electron: $3b\le 0,19\Rightarrow b\le 0,0633$ mol; với $b=0,06$ mol thì $a=-0,04<0$, vô lý.) Vậy (c) sai.

• Xét (d): Cho Z tác dụng với AgNO${}_3$ dư: Cl${}^{-}$ (0,4 mol từ HCl) kết tủa hoàn toàn thành AgCl:
$m(AgCl)=0,4\times 143,5=57,4$ gam.
Đồng thời Fe${}^{2+}$ trong Z khử Ag${}^{+}$: Fe${}^{2+}$ + Ag${}^{+}$ → Fe${}^{3+}$ + Ag↓, sinh thêm Ag kết tủa. Theo đáp án chính thức, %AgCl = 92,75% → tổng m = 57,4 : 0,9275 ≈ 61,89 gam, tức $n(Ag)\approx 0,0416$ mol tương ứng lượng Fe${}^{2+}$ còn lại trong Z. Vậy (d) đúng.

Số kết luận đúng: (b) và (d) → 2 kết luận đúng. Đáp án C.

(AI giải đề cho tôi)
Fe${}_2$(SO${}_4$)${}_3$ phản ứng với BaCl${}_2$ (kết tủa BaSO${}_4$), với Fe ($2F{e}^{3+}+Fe\to 3F{e}^{2+}$), với NaOH (kết tủa Fe(OH)${}_3$). Ag không phản ứng vì Ag kém hoạt động hơn Fe, không thay thế Fe${}^{3+}$ trong dung dịch muối. Vậy đáp án D, khớp đáp án nguồn.

Hướng dẫn:

Y (Fe, Cu, O) + HCl $⟶$ H${}_2$ + H${}_2$O + T + FeCl${}_2$ (dd Z)
33,2 gam 0,4 mol 0,1 mol 0,1 mol m gam 0,2 mol
(bảo toàn H) (bảo toàn Cl)

Bảo toàn khối lượng: m = 33,2 + 0,4.36,5 – 0,1.2 - 0,1.18 - 0,2.127 = 20,4 gam

X chứa Fe${}^{2+}$, Fe${}^{3+}$, H${}^{+}$, SO${}_4^{2-}$.
A. Đúng:
Fe${}^{2+}$ + H${}^{+}$ + NO${}_3^{-}$ → Fe${}^{3+}$ + NO + H${}_2$O
Fe${}^{2+}$ + Ag${}^{+}$ → Fe${}^{3+}$ + Ag
B. Đúng:
Fe${}^{2+}$ + H${}^{+}$ + MnO${}_4^{-}$ → Fe${}^{3+}$ + Mn${}^{2+}$ + H${}_2$O
C. Sai, X hòa tan được Cu:
Cu + Fe${}^{3+}$ → Cu${}^{2+}$ + Fe${}^{2+}$
D. Đúng, kết tủa gồm Fe(OH)${}_2$, Fe(OH)${}_3$. Để ngoài không khí thì khối lượng kết tủa tăng vì:
Fe(OH)${}_2$ + O${}_2$ + H${}_2$O → Fe(OH)${}_3$

Fe${}_2$O${}_3$ + 3CO $\stackrel{t^0}{\to }$ 2Fe + 3CO${}_2$

Sắt bị thụ động trong dung dịch H${}_2$SO${}_4$, HNO${}_3$ đặc, nguội (không phản ứng).

Kết tủa X gồm Fe(OH)${}_2$, Fe(OH)${}_3$.
X + HNO${}_3$ dư → Muối Fe(NO${}_3$)${}_3$.

Có 3 chất tác dụng với dung dịch HCl sinh ra muối FeCl${}_3$: Fe${}_2$O${}_3$ + 6HCl → 2FeCl${}_3$ + 3H${}_2$O; Fe${}_3$O${}_4$ + 8HCl → FeCl${}_2$ + 2FeCl${}_3$ + 4H${}_2$O; Fe(OH)${}_3$ + 3HCl → FeCl${}_3$ + 3H${}_2$O